นักวิทยาศาสตร์พบว่า สมองมนุษย์สามารถประมวลผลได้ถึง 11มิติ

 

นักประสาทวิทยาได้ใช้สาขาวิชาคณิตศาสตร์แบบคลาสสิกในรูปแบบใหม่เพื่อตรวจสอบโครงสร้างของสมองของเรา สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือสมองเต็มไปด้วยโครงสร้างทางเรขาคณิตหลายมิติที่ใช้งานได้ถึง 11 มิติ เราเคยคิดถึงโลกจากมุมมอง 3 มิติ ดังนั้นอาจฟังดูยากหน่อย แต่ผลการศึกษาใหม่นี้อาจเป็นก้าวใหญ่ต่อไปในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเนื้อสมองมนุษย์ซึ่งมีโครงสร้างที่ซับซ้อนมากที่สุด

โมเดลสมองล่าสุดนี้ถูกคำนวนขึ้นโดยทีมนักวิจัยจากโครงการ Blue Brain ซึ่งเป็นโครงการวิจัยของสวิสเซอร์แลนด์ที่อุทิศให้กับการสร้างซุปเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อใช้ฟื้นฟูสมองมนุษย์ ทีมงานใช้โทโพโลยีเชิงพีชคณิต เป็นสาขาหนึ่งในวิชาคณิตศาสตร์ ใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติของวัตถุและช่องว่างโดยไม่คำนึงว่าจะเปลี่ยนรูปร่างอย่างไร พวกเขาพบว่ากลุ่มของเซลล์ประสาทเชื่อมต่อกันเป็นกลุ่มทำงานร่วมกัน และจำนวนของเซลล์ประสาทในกลุ่มจะนำไปสู่ขนาดของมันเหมือนวัตถุทางเรขาคณิตที่มีมิติสูง

“เราพบโลกที่เราไม่เคยนึกมาก่อน” หัวหน้ากลุ่มค้นคว้าและนักประสาทวิทยา เฮนรี่ มาร์คแรม จากสถาบัน EPFL ในสวิตเซอร์แลนด์กล่าว “มีนับสิบล้านของวัตถุเหล่านี้แม้ในจุดเล็ก ๆ ของสมองถึง 7 มิติ ในบางเครือข่ายเราพบโครงสร้างถึง 11 มิติ” สมองของมนุษย์มีขนาดประมาณ 86 พันล้านเซลล์โดยมีการเชื่อมต่อหลายเซลล์จากทุกเซลล์ในทุกทิศทางที่เป็นไปได้ ทำให้เกิดรูปแบบเครือข่ายขนาดใหญ่ที่ทำให้เรามีความคิดและสติ ด้วยการเชื่อมต่อการทำงานที่มีจำนวนมหาศาล จึงไม่แปลกใจที่เรายังไม่เข้าใจวิธีการทำงานของเครือข่ายประสาทสมองอย่างละเอียด

แต่กรอบทางคณิตศาสตร์แบบใหม่ที่สร้างโดยทีมงาน ทำให้เราก้าวเข้าใกล้การมีสมองแบบดิจิตอล ในการทดสอบทางคณิต ทีมวิจัยได้ใช้รูปแบบรายละเอียดของ Neocortex ( เปลือกสมองใหม่) ที่ทีมงานโครงการ Blue Neo Cortex ตีพิมพ์ในปี 2015 neocortex เป็นส่วนของสมองที่พัฒนาล่าสุด และมีส่วนเกี่ยวข้อง กับการทำงานสั่งการที่สูงกว่า เช่น ความเข้าใจและการรับรู้ทางประสาทสัมผัส หลังจากพัฒนากรอบทางคณิตและทดสอบกับสิ่งเร้าที่เสมือนจริง ทีมงานยืนยันผลลัพธ์ในเนื้อสมองจริงๆของหนู จากการที่นักวิจัยโทโพโลยีเชิงพีชคณิตให้เครื่องมือทางคณิตในการหยั่งรู้รายละเอียดของเครือข่ายประสาททั้งในมุมมองที่ใกล้ชิดระดับเซลล์ประสาท และระดับโครงสร้างสมองโดยรวม โดยการเชื่อมทั้ง 2 ระดับ

นักวิจัยรู้ถึงโครงสร้างทางเรขาคณิตระดับสูงในสมองซึ่งเกิดจากกลุ่มของเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา (Cliques) และโพรงระหว่างพวกมัน “เราพบว่ามีมิติสูงที่น่าทึ่งมากมายและหลากหลายของกลุ่มเซลประสาทและโพรงที่ไม่เคยเห็นมาก่อนในโครงข่ายประสาท ไม่ว่าทั้งทางชีววิทยา หรือ แบบเทียม” “โครงสร้างพีชคณิตเป็นเหมือนกล้องโทรทรรศน์และกล้องจุลทรรศน์ในเวลาเดียวกัน”

หนึ่งในทีมนักคณิตศาสตร์ แคทรีน เฮสส์ จาก EPFL กล่าว “มันซูมเข้าไปในเครือข่ายเพื่อหาโครงสร้างที่ซ่อนอยู่ เหมือนดูต้นไม้ในป่าแล้วเห็นช่องว่างและที่โล่งทั้งหมดในเวลาเดียวกัน” ช่องว่างหรือที่โล่งมีความสำคัญมากต่อการทำงานของสมอง เมื่อนักวิจัยกระตุ้นเนื้อเยื่อสมอง พวกเขาเห็นเซลล์ประสาททำปฏิกิริยาจัดการอย่างสูง “เหมือนสมองทำปฏิกิริยากับสิ่งเร้าโดยการสร้างบล๊อคต่อเป็นหอคอยหลายมิติขึ้น โดยเริ่มจากแท่ง(1D) จากนั้นเป็นพื้นกระดาน(2D) แล้วลูกบาศก์(3D) และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนมากขึ้นกับ 4D, 5D, เป็นต้น”

หนึ่งในทีมนักคณิต แรน เรวี่ จากมหาลัยอัลเบอร์ดีนในสก๊อตแลนด์ กล่าว “ความคืบหน้าของการกระทำผ่านสมองคล้ายกับประสาททรายหลายมิติที่เกิดจากทรายแล้วพังทลายลง” ผลการค้นพบนี้แสดงภาพใหม่กับวิธีการประมวลผลข้อมูลของสมอง แต่นักวิจัยชี้ว่ายังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าเหตุใดกลุ่มเซลประสาทและโพรงก่อขึ้นในรูปแบบเฉพาะ จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมว่าความซับซ้อนของรูปแบบเรขาคณิตหลายมิติที่เกิดขึ้นจากเซลล์ประสาทของเรามีความสัมพันธ์กับความซับซ้อนของความรู้ความเข้าใจต่างๆอย่างไร แต่นี่ไม่ใช่ครั้งสุดท้ายที่เราจะได้ยินข้อมูลเชิงลึกว่า เทโพโลยีเชิงพีชคณิตสามารถให้เราได้ในเรื่องลึกลับที่สุดของอวัยวะมนุษย์ – สมอง

ที่มา: Futurism
เรียบเรียง: SignorScience